Optimierungen für das Rotordesign und die Ansteuerung von Multiphasensystemen auf der Basis des Intelligent Stator Cage Drive

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Stephan Runde

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Es werden verschiedene Möglichkeiten vorgestellt, um Multiphasensysteme, speziell Traktionsantriebe, im Hinblick auf unterschiedliche Aspekte zu optimieren. Im Fokus steht dabei der Intelligent Stator Cage Drive, dessen neuartiger Stator durch die individuelle Ansteuerung der einzelnen Phasen zusätzliche Freiheitsgrade in der Maschinenregelung schafft. Zunächst wird der Antrieb als Asynchronmaschine betrachtet und die herkömmlichen Rotortopologien werden überdacht und angepasst, um die zusätzlichen Freiheitsgrade des Statortyps bestmöglich zu nutzen. Der Hybridrotor mit unterschiedlichen Polbreiten rückt daraufhin in den Fokus der Untersuchungen und es wird eine Regelung für diesen speziellen Maschinenbetrieb entwickelt und simuliert. Es werden Nutzen und Herausforderungen dieser Variante herausgearbeitet. Anschließend werden die Modellierung und Simulation des Intelligent Stator Cage Drive Konzepts überarbeitet und die Ergebnisse mit Vermessungen am Maschinenprüfstand abgeglichen. Im zweiten Teil wird ein zweites Referenzsystem, eine PMSM, eingeführt. Damit verschiebt sich der Fokus hin zu generelleren Optimierungsmöglichkeiten in Multiphasensystemen. Die für die Maschine eigens entwickelte Multiphasenregelung wird vorgestellt. Anschließend wird eine Erweiterung der feldorientierten Regelung um eine adaptive Schaltfrequenz beschrieben. Diese wird analytisch und simulativ untersucht. Anschließend wird die Methode am Maschinenprüfstand validiert. Im letzten Teil der Arbeit rückt die Parameteridentifikation der elektrischen Maschine in den Fokus, um den Systemwirkungsgrad weiter zu steigern und auch den dynamischen Betrieb optimal abzubilden. Es werden unterschiedliche Methoden vorgestellt und die Vielversprechendste explizit herausgearbeitet.